package com.baidu.leetcode.sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * @author shilei
 * @create 2021-12-09 13:29
 * 希尔排序 - 交换法演示 也就是缩小增量排序
 * 基本思想：希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；
 * 随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至1时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。
 * 其实就是一组元素按照步长分组进行交换数据比大小
 *
 * 希尔排序 简单插入排序存在的问题：当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响。
 * 希尔排序 10万数据随机排序 9124 毫秒左右
 *
 */
public class ShellSort {
    public static void main(String[] args) {
//        int[] arr = {8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0};
//        shellSortFinal(arr);


        int[] arr = new int[100000];
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 1000000);
        }
        long begin = System.currentTimeMillis();
        shellSortFinal(arr);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end-begin);
    }

    /*
    希尔排序时 对有序列在插入时采用交换法
    思路（算法）===》代码
     */
    public static void shellSortFinal(int[] arr) {
        //根据前面分析 使用循环处理
        /*
        相当于下面的 第一轮 10 /2 = 5组 第二轮 5 / 2= 2组 第三轮 2/2=1组 第四轮1/2=0跳出循环
         */
        int temp = 0;//定义临时交换变量
        int count = 0;
        for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共五组 每组两个元素） 步长gap
                for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素 说明交换
                    if (arr[j] > arr[j + gap]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + gap];
                        arr[j + gap] = temp;
                    }
                }
            }
//            System.out.println("希尔排序第" + (++count) + "轮后为:" + Arrays.toString(arr));
        }
    }

    /*
    希尔排序第一轮后为:[3, 5, 1, 6, 0, 8, 9, 4, 7, 2]
    希尔排序第二轮后为:[0, 2, 1, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8]
    希尔排序第三轮后为:[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    希尔排序 简单插入排序存在的问题：当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响。
     */
    //使用逐步推导方式编写希尔排序
    public static void shellSort(int[] arr) {
        int temp = 0;//定义临时交换变量
        //希尔排序的第一轮排序
        //因为第一轮排序 是将10个数据分成了5组
        for (int i = 5; i < arr.length; i++) {
            //遍历各组中所有的元素（共五组 每组两个元素） 步长5
            for (int j = i - 5; j >= 0; j -= 5) {
                //如果当前元素大于加上步长后的那个元素 说明交换
                if (arr[j] > arr[j + 5]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 5];
                    arr[j + 5] = temp;
                }
            }
        }
        //排序前 8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0
        //排序后 3, 5, 1, 6, 0, 8, 9, 4, 7, 2
        //步长5
        System.out.println("希尔排序第一轮后为:" + Arrays.toString(arr));

        //希尔排序的第二轮排序
        //因为第二轮排序是将10个数据分成了 5/2 = 2组
        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            //遍历各组中所有的元素 共五组 每组两个元素 步长5
            for (int j = i - 2; j >= 0; j -= 2) {
                //如果当前元素大于加上步长后的 那个元素 说明交换
                if (arr[j] > arr[j + 2]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 2];
                    arr[j + 2] = temp;
                }

            }
        }
        //排序前 3, 5, 1, 6, 0, 8, 9, 4, 7, 2
        //排序后 0, 2, 1, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8
        //步长5
        System.out.println("希尔排序第二轮后为:" + Arrays.toString(arr));

        //希尔排序的第三轮排序
        //因为第三轮排序是将10个数据分成了 2/2 = 1组
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //遍历各组中所有的元素 共五组 每组两个元素 步长5
            for (int j = i - 1; j >= 0; j -= 1) {
                //如果当前元素大于加上步长后的 那个元素 说明交换
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }

            }
        }
        //排序前 0, 2, 1, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8
        //排序后 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
        //步长5
        System.out.println("希尔排序第三轮后为:" + Arrays.toString(arr));
    }
}
